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时间: 2004-12-2 23:42
作者: mick
标题: 3G and UMTS Technology
Mobile data communications is evolving quickly because of Internet, Intranet
, Laptops, PDAs and increased requirements of workforce mobility. 3G UMTS wi
ll be the commercial convergence of fixed line telephony, mobile, Internet a
nd computer technology. New technologies are required to deliver high speed
location and mobile terminal specific content to users. The emergence of new
technologies thus provides an opportunity for a similar boom what the compu
ter industry had in 1980s, and Internet and wireless voice had in 1990s.
The main IMT-2000 standardisation effort was to create a new air interface t
hat would increase frequency usage efficiency. The WCDMA air interface was s
elected for paired frequency bands (FDD operation) and TDCDMA (TDD operation
) for unpaired spectrum. 3G CDMA2000 standard was created to support IS-95 e
volution.
The UMTS transport network is required to handle high data traffic. A number
of factors were considered when selecting a transport protocol: bandwidth e
fficiency, quality of service, standardisation stability, speech delay sensi
tivity and the permitted maximum number of concurrent users. In the UMTS net
work, ATM (Asynchronous Transfer Mode) is defined for the connection between
UTRAN and the core network and may also be used within the core network. In
addition to the IMT-2000 frame many new standards will be integrated as par
t of the next generation mobile systems. Bluetooth and other close range com
munication protocols and several different operating systems will be used in
mobiles. Internet will come to mobiles with WAP, i-mode and XML protocols.
3G development has helped to start the standardisation and development of la
rge family of technologies.
This section covers some of the core UMTS technologies and it will be update
d regularly.
3G Network Planning Basics
1. Planning 5. Radio Access Network Design
2. Coverage Planning 6. Core Network Design
3. Capacity Planning 7. Transmission Design
4. General Guidelines 8. The Summary
时间: 2004-12-15 16:43
作者: kindxu
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时间: 2004-12-22 23:00
作者: duzhiming
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作者: duzhiming
目 录
1-13 1.4 3G频谱情况. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-11 1.3.4 三种主要技术体制比较. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-10 1.3.3 技术融合. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-9 1.3.2 RTT技术提案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-8 1.3.1 多种体制的由来. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-8 1.3 3G的体制种类及区别. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-4 1.2.2 3G演进策略. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-4 1.2.1 标准组织. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-4 1.2 2G向3G的演进. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-1 1.1 移动通信的发展. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-1 第一章 概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
i
第一章 概述
1.1 移动通信的发展
当今的社会已经进入了一个信息化的社会没有信息的传递和交流人们就
无法适应现代化的快节奏的生活和工作人们期望随时随地及时可靠不
受时空限制地进行信息交流提高工作的效率和经济效益
移动通信可以说从无线电发明之日就产生了1897年马可尼所完成的无线
通信实验就是在固定站与一艘拖船之间进行的而蜂窝移动通信的发展是二
十世纪七十年代中期以后的事
移动通信综合利用了有线无线的传输方式为人们提供了一种快速便捷的
通讯手段由于电子技术尤其是半导体集成电路及计算机技术的发展
以及市场的推动使物美价廉轻便可靠性能优越的移动通信设备成为可
能现代的移动通信发展至今主要走过了两代而第三代现在正处于紧张
的研制阶段部分厂家已经推出实验产品
第一代移动通信系统是模拟制式的蜂窝移动通信系统时间是本世纪七十年
代中期至八十年代中期1978年美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系
统AMPS 建成了蜂窝式移动通信系统其它工业化国家也相继开发出
蜂窝式移动通信网这一阶段相对于以前的移动通信系统最重要的突破是
贝尔实验室在七十年代提出的蜂窝网的概念蜂窝网即小区制由于实现
了频率复用大大提高了系统容量
第一代移动通信系统的典型代表是美国的AMPS系统先进移动电话系统
和后来的改进型系统TACS 总接入通信系统等AMPS使用800MHz频带
在北美南美和部分环太平洋国家广泛使用TACS使用900MHz频带分
ETACS 欧洲和NTACS 日本两种版本英国日本和部分亚洲国家广
泛使用此标准
第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用FDMA 模拟制式语音
信号为模拟调制每隔30kHz/25kHz一个模拟用户信道第一代系统在商业
上取得了巨大的成功但是其弊端也日渐显露出来
(1) 频谱利用率低
(2) 业务种类有限
(3) 无高速数据业务
(4) 保密性差易被窃听和盗号
(5) 设备成本高
第一章 概述WCDMA系统基本原理
1-1
(6) 体积大重量大
为了解决模拟系统中存在的这些根本性技术缺陷数字移动通信技术应运而
生这就是以GSM和IS-95为代表的第二代移动通信系统时间是从八十年代
中期开始模拟蜂窝网虽然取得了很大的成功但其频谱利用率低业务种
类受限通话易被窃听难以满足移动通信系统的发展到了八十年代中期
欧洲首先推出了泛欧数字移动通信网GSM 的体系随后美国和日本也
制订了各自的数字移动通信体制数字移动通信网相对于模拟移动通信网
提高了频谱利用率支持多种业务服务并与ISDN等兼容第二代移动通信
系统以传输话音和低速数据业务为目的因此又称为窄带数字通信系统
第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的DAMPS系统IS-95和欧
洲的GSM系统
GSM 全球移动通信系统发源于欧洲它是作为全球数字蜂窝通信的
TDMA标准而设计的支持64kbit/s的数据速率可与ISDN互连GSM使用
900MHz频带使用1800MHz频带的称为DCS1800 GSM采用FDD双工方式
和TDMA多址方式每载频支持8个信道信号带宽200kHz GSM标准体制
较为完善技术相对成熟不足之处是相对于模拟系统其容量增加不多仅
仅为模拟系统的两倍左右无法和模拟系统兼容
DAMPS 先进的数字移动电话系统也称IS-54 北美数字蜂窝使用
800MHz频带是两种北美数字蜂窝标准中推出较早的一种使用TDMA多
址方式
IS-95是北美的另一种数字蜂窝标准使用800MHz或1900MHz频带使用
CDMA多址方式已成为美国PCS 个人通信系统网的首选技术
由于第二代移动通信以传输话音和低速数据业务为目的从1996年开始为
了解决中速数据传输问题又出现了2.5代的移动通信系统如GPRS和
IS-95B
CDMA系统容量大相当于模拟系统的10 20倍与模拟系统的兼容性好
美国韩国香港等地已经开通了窄带CDMA系统对用户提供服务由于
窄带CDMA技术比GSM成熟晚等原因使得其在世界范围内的应用远不及
GSM 国内有北京上海广州西安四地的窄带CDMA系统在运行但从
发展前景看由于自有的技术优势CDMA技术已经成为第三代移动通信的
核心技术
移动通信现在主要提供的服务仍然是语音服务以及低速率数据服务由于网
络的发展数据和多媒体通信有了迅猛的发展势头所以第三代移动通信的
目标就是宽带多媒体通信
第三代移动通信系统是一种能提供多种类型高质量的多媒体业务能实现
全球无缝覆盖具有全球漫游能力与固定网络相兼容并以小型便携式终
端在任何时候任何地点进行任何种类的通信系统由于其诸多优点全世
界各个运营商生产厂家与广大用户对此产生浓厚的兴趣第三代移动通信
系统的目标可以概括为
第一章 概述WCDMA系统基本原理
1-2
(1) 能实现全球漫游用户可以在整个系统甚至全球范围内漫游且可以在不
同速率不同运动状态下获得有质量保证的服务
(2) 能提 供多种业务提 供话音可变速率的数据活动视频会话等业务
特别是多媒体业务
(3) 能适应多种环境可以综合现有的公众电话交换网PSTN 综 合业务
数字网无绳系统地面移动通信系统卫星通信系统来提供无缝隙的覆
盖
(4) 足够的系统容量强大的多种用户管理能力高保密性能和高质量的服务
为实现上述目标对其无线传输技术RTT Radio Transmission
Technology 提 出了以下要求
(1) 高速传输以支持多媒体业务
􀁹 室内环境至少2Mbit/s
􀁹 室内外步行环境至少384kbit/s
􀁹 室外车辆运动中至少144kbit/s
􀁹 卫星移动环境至少9.6kbit/s
(2) 传输速率能够按需分配
(3) 上下行链路能适应不对称需求
第三代移动通信系统最早由国际电信联盟ITU 于1985年提出当时称为
未来公众陆地移动通信系统FPLMTS Future Public Land Mobile
Telecommunication System 1996年更名为IMT-2000 International Mobile
Telecommunication-2000 国际移动通信-2000 意即该系统工作在
2000MHz频段最高业务速率可达2000kbit/s 预期在2000年左右得到商用
主要体制有WCDMA cdma2000和UWC-136 1999年11月5日国际电联
ITU-R TG8/1第18次会议通过了IMT-2000无线接口技术规范建议其中
我国提出的TD-SCDMA技术写在了第三代无线接口规范建议的IMT-2000
CDMA TDD部分中IMT-2000无线接口技术规范建议的通过表明
TG8/1制定第三代移动通信系统无线接口技术规范方面的工作已经基本完成
第三代移动通信系统的开发和应用将进入实质阶段与此同时IMT-2000许
可证的发放工作也在世界各国如火如荼地开展起来
1.2 2G向3G的演进
1.2.1 标准组织
3G的标准化工作实际上是由3GPP 3th Generation Partner Project 第三代伙
伴关系计划和3GPP2两个标准化组织来推动和实施的
第一章 概述WCDMA系统基本原理
1-3
3GPP成立于1998年12月由欧洲的ETSI 日本的ARIB 韩国的TTA和美国
的T1等组成采用欧洲和日本的WCDMA技术构筑新的无线接入网络在
核心交换侧则在现有的GSM移动交换网络基础上平滑演进提供更加多样化
的业务UTRA Universal Terrestrial Radio Access 为无线接口的标准
其后不久在1999年的1月3GPP2也正式成立由美国的TIA 日本ARIB
韩国TTA 等组成无线接入技术采用cdma2000 和UWC-136 为标准
cdma2000这一技术在很大程度上采用了高通公司的专利核心网采用
ANSI/IS-41
IMT-2000的网络采用了家族概念受限于家族概念ITU无法制定详细
的协议规范我国的无线通信标准研究组CWTS 是这两个标准化组织的
正式组织成员华为公司大唐集团也都是3GPP的独立成员
1.2.2 3G演进策略
3GPP和3GPP2制定的演进策略总体上都是渐进式的
(1) 保证现有投资和运营商利益
(2) 有利于现有技术的平滑过渡
对于电信网络的运营商来说需要考虑如何充分利用现有第二代网络以使第
三代的网络投资更加有效有效的投资就意味着更高的利润这也是衡量每
一个公司运营状况的关键所在对于第二代移动用户来说随着生活方式的
改变现有的话音和短信息SMS 服务已经不能满足信息时代的要求从
而成为IMT-2000的潜在用户现有网络的再使用使他们更加方便地在原有
无线网上得到新业务同时减少花费
第二个问题也正是1998至1999年欧美兼并浪潮波及无线通信领域的又一个例
子即采用TDMA方式的GSM和DAMPS IS-136 在向第三代演进时有趋
同convergence 的倾向由于目前我国的第二代无线网络中GSM系统的主
导地位加之GSM和DAMPS的趋同DAMPS向GSM靠近可以认为
GSM向UMTS/IMT-2000的过渡将是第二代向第三代发展的主流
1. GSM向WCDMA的演进策略
结合上面的论述GSM 向WCDMA的演进策略应是目前的GSM
HSCSD 高速电路交换数据速率14.4 64kbit/s GPRS 通用分组无线
业务速率144kbit/s IMT-2000 WCDMA
(1) 高速电路交换数据HSCSD High Speed Circuit Switched Data
HSCSD具有将多个全速率话音信道进行共同分配的特性HSCSD的目的是以
单一的物理层结构提供不同空间接口用户速率的多种业务的混合HSCSD结
构的有效容量是TCH/F容量的几倍使得空间接口数据传输速率明显提高
HSCSD的好处在于更高的数据速率高达64kbit/s 最大数据速率取决于生
产厂家并仍使用现有GSM数据技术现有GSM系统稍加改动就可使用此
第一章 概述WCDMA系统基本原理
1-4
技术中较高的数据速率是以多信道数据传输实现的并且如果改动信道编
码及协议每个信道的数据速率可到达14.4kbit/s
(2) 通用分组交换无线业务GPRS General Packet Radio Service
GPRS的主要优点是
(a) 标准的无线分组交换Internet/Intranet接入适用于所有GSM覆盖的地方
(b) 可变的数据速率峰值从每秒几个比特到171.2kbit/s 最大数据速率取决
于生产厂家
(c) 由于按实际数据量计费使用户可能全天在线而只需付实际传输数据量的
费用
(d) 支持现有业务以及新的应用业务
(e) 无线接口上打包优化无线资源共享
(f) 网络构成的分组交换技术优化网络资源共享
(g) 可延伸到未来无线协议的能力
在现有GSM网络的基础上以分组交换为基础的GPRS网络结构增加了新的
网络功能部分
(a) SGSN Serving GPRS Support Node 服务GPRS支持节点其主要的作
用就是为本SGSN服务区域的MS转发输入/输出的IP分组其地位类似于
GSM电路网中的MSC/VLR 同VLR相似SGSN中的大部分用户信息是在位
置更新过程中从HLR获取的
(b) GGSN Gateway GPRS Support Node 网关GPRS支持节点其主要的
作用就是提供数据包在GPRS网和外部数据网之间的路由和封装
(3) 宽带码分多址WCDMA Wideband Code Division Multi-Access
WCDMA成为以UMTS/IMT-2000为目标的成熟的新技术其能够满足ITU所
列出的所有要求提供非常有效的高速数据以及具有高质量的语音和图象
业务其具体特性将在1.3.4节中进行介绍
但是在GSM向WCDMA的演进过程中仅核心网部分是平滑的而由于空
中接口的革命性变化无线接入网部分的演进也将是革命性的
2. IS-95向cdma2000的演进策略
从IS-95A 速率9.6/14.4kbit/s IS-95B 速率115.2kbit/s cdma2000 1X
cdma2000 1X EV cdma2000 1X能提供更大容量和高速数据速率144k
bit/s 支持突发模式并增加新的补充信道先进的MAC提供改进的QoS保
证采用增强技术后的cdma2000 1X EV可以提供更高的性能
IS-95B与IS-95A的主要区别在于可以捆绑多个信道当不使用辅助业务信道
时IS-95B与IS-95A是基本相同的可以共存于同一载波中cdma2000
第一章 概述WCDMA系统基本原理
1-5
1X则有较大的改进cdma2000与IS-95是通过不同的无线配置RC 来区别
的cdma2000 1X系统设备可以通过设置RC 同时支持1X终端和IS-95A/B终
端因此IS-95A/B/1X可以同时存在于同一载波中对cdma2000系统来说
从2G到3G过渡可以采用逐步替换的方式即压缩2G系统的1个载波转换
为3G载波开始向用户提供中高速速率的业务这个操作对用户来说是完全
透明的由于IS-95的用户仍然可以工作在3G载波中所以2G载波中的用户
数并没有增加也不会因此增加呼损随着3G系统中用户量增加可以逐步
减少2G系统使用的载波增加3G系统的载波通过这种方式可以很好地解
决网络升级的问题网络运营商通过这种平滑升级不仅可以向用户提供各
种最新的业务而且很好地保护了已有设备的投资
在向第三代演进的过程中需要注意的问题是BTS和BSC等无线设备的演进
问题在制定cdma2000标准时已经充分考虑了保护运营商的投资很多无
线指标在2G和3G中是相同的对BTS来说天线射频滤波器和功率放大器
等射频部分是可以再利用的而基带信号处理部分则必须更换
对于cdma2000 1X的的演进思路主要包括
(1) Qualcomm提出的HDR High Data Rate
(2) Motorola LSI Logic和Nokia提出的1X TREME
(3) 中国提出的LAS-CDMA
三种均作为cdma2000 1X的增强技术在这种情况下制定统一的标准将更
有利于cdma2000 1X系统及其增强系统的应用为此CDG提出了1X EV来
统一协调cdma2000 1X的演进过程
CDG指出相对于同时提供高速分组数据业务和实时业务如语音的空中
接口工业组织可以更快地提供优化了的只支持高速分组数据业务的空中接
口所以CDG建议将cdma2000 1X EV分成两个阶段
(1) Phase 1 亦称1X EV-DO 支持非实时高速分组数据业务
(2) Phase 2 亦称1X EV-DV 同时支持高速分组数据业务和实时业务
cdma2000 1X EV演进的时间表如图1-1所示
第一章 概述WCDMA系统基本原理
1-6
1X EV Phase 1
非实时􀀀高速分组业务
cdma2000 1X
study period
1X EV Phase 2
同时支持实时和非实时业务
Phase 1 BL
Text Done
(2000.8)
2000.10 2001.10
图1-1 cdma2000 1X EV演进时间表
仅支持非实时高速分组数据业务的cdma2000 1X Phase 1以Qualcomm公司的
HDR为基础其标准已经确定 而同时支持高速分组数据业务和实时业务的
cdma2000 1X Phase 2采用什么样的标准还在研究之中其标准计划在2001年
确定目前已有好几种提案包括我国已经提交的LAS-CDMA
3. DAMPS向UWC-136的演进策略
IS-136 DAMPS 向UWC-136 Universal Wireless Communications 的演进
的第一步是实现GPRS-136 第二步是实现UWC-136 UWCC 和TIA
TR-45.3决定选用以EDGE为基础的技术这同时意味着以GPRS网络结构来
支持136+的高速数据传输GPRS-136是136+分组交换数据业务的官方
称呼由于考虑到实现的经济性问题高层协议指第三层以上与
GPRS完全相同它提供了与GSM的GPRS同样的容量用户可接入IP和
X.25两种格式的数据网其主要目的是减少TIA/EIA-136与GSM GPRS之间的
技术差别以便用户在GPRS-136和GSM GPRS网络间的漫游GPRS-136的
设计思路与GPRS十分相似即在现有的电路交换网节点上并联分组交换网
节点同时这两个网间也有链路相连值得一提的是1998年到1999年美国
TIA发展第三代的策略之一是通过向第三代的演进实现与同样为TDMA接入
方式的GSM的趋同convergence 提高话音/数据传输速率和与GSM的趋
同被定为136+的两大目标这对于全球性漫游和产品的经济性极有好处也
实现了UWCC和ETSI的合作协议更重要的是这使TDMA在第三代系统中
的角色更为重要
第一章 概述WCDMA系统基本原理
1-7
1.3 3G的体制种类及区别
1.3.1 多种体制的由来
对于3G ITU的目标是建立ITM-2000系统家族求同存异实现不同3G系
统上的全球漫游
(1) 网络部分
在1997 年3 月ITU-T SG11 的一次中间会议上通过了欧洲提出的
ITM-2000家族概念此概念是基于现有网络已 有至少两种主要标准即
GSM MAP和IS-41
(2) 无线接口
在1997年9月ITU-R TG8/1会议上开始讨论无线接口的家族概念在1998年
1月TG8/1特别会议上提出并开始采用套的概念不再使用家族概念
其含义是无线接口标准可能多于一个但并没有承认可以多于一个而是希
望最终能统一成一个标准
造成技术不同的原因主要有下面两个
(1) 与第二代的关系
网络部分一定要与第二代兼容即第三代的网络是基于第二代的网络逐步发
展演进第二代网络有两大核心网GSM MAP和IS-41
无线接口美国的IS-95 CDMA和IS-136 TDMA运营者强调后向兼容演进型
欧洲的GSM 日本PDC运营者无线接口不后向兼容革命型
核心网与无线接口的对应关系如图1-2所示
第一章 概述WCDMA系统基本原理
1-8
IS-41核心网
IS-136
UWC-136
IS-95 CDMA
cdma2000
PDC核心网PDC
核心网无线接入网
核心网
GSM
W-CDMA
TD-SCDMA
GSM
2G/3G
图1-2 核心网与无线接入网接口的对应关系
(2) 频谱对技术的选用起着重要的作用
在频谱方面其中关键的问题是ITU分配的IMT-2000频率在美国已用于
PCS业务由于美国要与第二代共用频谱所以特别强调无线接口的后向兼
容技术上强调逐步演进而其他大多数国家有新的IMT-2000频段新频段
有很大的灵活性
(3) 知识产权和竞争
此外知识产权起着非常重要的作用Qualcomm等公司都有自己的专利声明
还有就是竞争也是一个造成技术不同的主要因素
1.3.2 RTT技术提案
ITU-R第8研究组的TG8/1任务组负责推进IMT-2000无线电传输技术RTT
的评估融合工作至1998年9月RTT提案包括对MSS 移动卫星业务在
内多达16个它们基本来自IMT-2000的16个RTT评估组成员包括
(1) UTRA WCDMA 欧洲
(2) DECT 欧洲
(3) cdma2000 美国
(4) UWC-136 美国
(5) WIMS WCDMA 美国
(6) WCDMA/NA 美国
第一章 概述WCDMA系统基本原理
1-9
(7) WCDMA 日本
(8) TD-SCDMA 中国
(9) Global CDMA 同步韩国
(10) Global CDMA 异步韩国
(11) LEO卫星系统SAT-CDMA
(12) ESA的宽带卫星系统SW-CDMA
(13) 混合宽带CDMA/TDMA卫星系统SW-CTDMA
(14) ICO全球通信公司的ICO RTT
(15) INMARSAT的卫星系统Horizons
(16) Iridium LLC公司的卫星系统INX
其中前10种为IMT-2000地面系统RTT提案后6种RTT反映了将MSS 卫星
移动通信业务纳入IMT-2000的努力
提案充分反映了很多国家对IMT-2000未来制式确定的关心与力争施加有效影
响的基本愿望但从市场基础后向兼容及总体特征看欧洲ETSI的UTRA
WCDMA及美国cdma2000这两个提案最具竞争力RTT融合的关键即在于
这两个提案的融合能否取得有效的进展
1.3.3 技术融合
IMT-2000既包括地面移动通信业务TMS 又包括卫星移动通信业务
MSS 建议一个全球统一融合得更好的第三代移动通信标准对运营
商制造商用户及政策规划管理部门均更有利也为世界各国所欢迎
目前IMT-2000的RTT标准的制定工作已进入最后的实质性阶段就16个
RTT候选方案来看地面移动通信融合的最终结果对于FDD模式以欧洲
ETSI的WCDMA DS 与美国TIA的cdma2000最具竞争力而对于TDD模式
欧洲的ETSI UTRA提出的TD-CDMA与中国CWTS提出的TD-SCDMA是进一
步融合的主要对象1999年3月底爱立信和高通公司就IPR达成的一系列协
议为推广全球CDMA标准扫除了知识产权方面的重大障碍1999年5月底
运营者协调集团OHG 全球31个主要操作运营者与11个重要制造商提出的
涉及IMT-2000的融合提案对促进其主要参数码片速率导频结构及核心网
协议以GSM-MAP ANSI-41为基础统一起了积极作用参与者一致统一码
片速率对FDD-DS-CDMA 取3.84Mcps 对FDD-MC-CDMA 即
FDD-cdma2000-(MC)取3.6864Mcps 1999年6月于北京召开的TG8/1第17次会
议就IMT-2000的无线接口技术规范建议Rec IMT RSPC达成了框架协议
并鼓励3GPP 3GPP2及各标准开发组织SDOS支持上述OHG提案由工作组
对MSS提案进行更细节化的工作
1999年11月在芬兰赫尔辛基召开的第18次会议上通过了IMT-2000无线
第一章 概述WCDMA系统基本原理
1-10
接口技术规范建议该建议的通过表明TG8/1在制定第三代移动通信系统
无线接口技术规范方面的工作已基本完成第三代移动通信系统的开发和应
用将进入实质阶段
到目前主要的技术体制有UTRA FDD UTRA TDD和cdma2000 UTRA
FDD 采用WCDMA UTRA TDD 采用TD-CDMA 而将TD-SCDMA 和
UTRA进行融合分别将TD-CDMA和TD-SCDMA称为3.84Mcps TDD和
1.28Mcps TDD WCDMA cdma2000和TD-SCDMA已经成为最主要的三种
技术体制
1.3.4 三种主要技术体制比较
1. WCDMA技术体制
核心网基于GSM/GPRS网络的演进保持与GSM/GPRS网络的兼容性
核心网络可以基于TDM ATM和IP技术并向全IP的网络结构演进
核心网络逻辑上分为电路域和分组域两部分分别完成电路型业务和分组型
业务
UTRAN基于ATM技术统一处理语音和分组业务并向IP方向发展
MAP技术和GPRS隧道技术是WCDMA体制移动性管理机制的核心
空中接口特性如下
(1) 空中接口采用WCDMA
(2) 信号带宽5MHz
(3) 码片速率3.84Mcps
(4) 语音编码AMR语音编码
(5) 同步方式支持同步/异步基站运营模式
(6) 功率控制上下行闭环加外环功率控制方式
(7) 发射分集方式下行包括开环发射分集和闭环发射分集提高UE的接收
性能开环发射分集又包括空时发射分集STTD Space Time Transmit
Diversity 和时分发射分集TSTD Time Switched Transmit Diversity
而闭环发射分集也包括两种模式发射分集是可选项
(8) 解调方式导频辅助的相干解调方式提高解调性能
(9) 编码方式卷积码和Turbo码的编码方式
(10) 调制方式上行BPSK和下行QPSK调制方式
第一章 概述WCDMA系统基本原理
1-11
2. cdma2000技术体制
cdma2000体制是基于IS-95的标准基础上提出的3G标准目前其标准化工作
由3GPP2来完成
电路域继承2G IS-95 CDMA网络引入以WIN为基本架构的业务平台
分组域是基于Mobile IP技术的分组网络
无线接入网以ATM交换机为平台提供丰富的适配层接口
空中接口特性如下
(1) 空中接口采用cdma2000 兼容IS-95
(2) 信号带宽N 1.25MHz N 1,3,6,9,12
(3) 码片速率N 1.2288Mcps
(4) 语音编码8k/13k QCELP或8k EVRC语音编码
(5) 同步方式基站需要GPS/GLONASS同步方式运行
(6) 功率控制上下行闭环加外环功率控制方式
(7) 发射分集方式下行可以采用正交发射分集OTD Orthogonal Transmit
Diversity 和空时扩展分集STS Space Time Spreading 提高信道的抗
衰落能力改善了下行信道的信号质量
(8) 解调方式上行采用导频辅助的相干解调方式提高了解调性能
(9) 编码方式采用卷积码和Turbo码的编码方式
(10) 调制方式上行BPSK和下行QPSK调制方式
3. TD-SCDMA技术体制
TD-SCDMA标准由中国无线通信标准组织CWTS提出目前已经融合到了
3GPP关于WCDMA-TDD的相关规范中
核心网基于GSM/GPRS网络的演进保持与GSM/GPRS网络的兼容性
核心网络可以基于TDM ATM和IP技术并向全IP的网络结构演进
核心网络逻辑上分为电路域和分组域两部分分别完成电路型业务和分组型
业务
UTRAN基于ATM技术统一处理语音和分组业务并向IP方向发展
MAP技术和GPRS隧道技术是WCDMA体制移动性管理机制的核心
空中接口采用TD-SCDMA
第一章 概述WCDMA系统基本原理
1-12
TD-SCDMA具有3S 特点即智能天线Smart Antenna 同步CDMA
Synchronous CDMA 和软件无线电Software Radio
TD-SCDMA采用的关键技术有智能天线联合检测多时隙CDMA
DS-CDMA 同步CDMA 信道编译码和交织与3GPP相同接力切换等
三种主要技术体制的对比情况如表1-1所示
表1-1 三种主要技术体制比较
GSM MAP ANSI-41 GSM MAP 核心网
TD-SCDMA cdma2000兼容IS-95 WCDMA 空中接口
1.6MHz N 1.25MHz 5MHz 信号带宽
1.28Mcps N 1.2288Mcps 3.84Mcps 码片速率
异步同步异步同步方式
韩国2000年底日本2001年预计试用期
GSM 窄带CDMA GSM 继承基础
中国美国韩国欧洲日本采用国家
TD-SCDMA cdma2000 WCDMA 制式
1.4 3G频谱情况
国际电联对第三代移动通信系统IMT-2000划分了230MHz频率即上行
1885 2025MHz 下行2110 2200MHz 共230MHz 其中1980 2010
MHz 地对空和2170 2200MHz 空对地用于移动卫星业务上下行频
带不对称主要考虑可使用双频FDD方式和单频TDD方式此规划在
WRC92上得到通过如图1-3所示
第一章 概述WCDMA系统基本原理
1-13
1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200 2250 MHz
1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200 2250 MHz
North
America
MSS Reserve
Europe UMTS GSM 1800 DECT MSS
1880
1980
Japan
Korea (w/o PHS)
MSS IMT 2000 PHS MSS IMT 2000
2160
1893 1919
ITU Allocations
1885
IMT 2000
2010 2110 2170
China MSS IMT 2000 IMT 2000
IMT 2000
MSS UMTS
MSS
1990
A D B E F A B
C
MSS
MDS
WLL WLL
2025 2200 1900
MSS MSS
GSM
1800
D F E PCS
C
MDS =
Multipoint Service/
Mobile Data Service
MSS =
Mobile Satellite
Services
图1-3 WRC-92的频谱分配
欧盟对第三代移动通信的问题亦十分重视欧洲电信标准化协会早在十多年
前就开始了第三代移动通信标准化的研究工作成立了一个由运营商设备
制造商和电信管制机构的代表组成的通用移动通信系统即UMTS 论坛
1995年正式向ITU提交了频谱划分的建议方案
欧洲情况为陆地通信为1900 1980MHz 2010 2025MHz 和2110
2170MHz 共计155MHz
北美情况比较复杂如图1-3所示在3G低频段的1850 1990MHz处实际
已经划给PCS使用且已划成2 15MHz和2 5MHz的多个频段PCS业务已
经占用的IMT-2000的频谱虽然经过调整但调整后IMT-2000的上行与
PCS的下行频段仍需共用这种安排不大符合一般基站发高收低的配置
日本1893.5 1919.6MHz已用于PHS频段还可以提供2 60MHz 15MHz
135MHz的3G频段1920 1980MHz 2110 2170MHz 2010 2025MHz
目前日本正在致力于清除与第三代移动通信频率有冲突的问题
韩国和ITU建议一样共计170MHz
WRC1992划分的频谱已经得到各标准化组织的支持如3GPP和3GPP2分
别在WCDMA和cdma2000的标准中给出了IMT-2000 WRC1992频谱的使用方
法在2000年的WRC2000大会上在WRC-92基础上又批准了新的附加频段
806-960 MHz 1710-1885 MHz 2500-2690 MHz 如图1-4所示
第一章 概述WCDMA系统基本原理
1-14
1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200 2250
Reserve
IMT 2000 GSM 1800 DECT MSS
MSS IMT 2000 PHS MSS IMT 2000
IMT 2000
MSS IMT 2000
IMT 2000
IMT 2000
MSS IMT 2000
MSS
A D B EF A B C MSS
MSS MSS
GSM 1800, PCS
D F E C
ITU identifications
Europe
China
Japan,
Korea (w/o PHS)
North America
1700 1750 1800 950 1000 800 850 900
IMT 2000 IMT 2000
GSM
Cellular
PDC
Cellular
P C S
MSS
GSM
Previous IMT-2000 terrestrial bands
New IMT-2000 terrestrial bands
图1-4 WRC2000对IMT-2000的频谱安排
WCDMA FDD模式使用频谱为3GPP并不排斥使用其它频段上行
1920 1980MHz 下行2110 2170MHz 而美洲地区上行1850
1910MHz 下行1930 1990MHz
WCDMA TDD 包括High bit rate和Low bit rate 模式使用频谱为3GPP并
不排斥使用其它频段
(1) 上下行1900 1920MHz和2010 2025MHz
(2) 美洲地区上下行1850 1910MHz和1930 1990MHz
(3) 美洲地区上下行1910 1930MHz
特殊情况下如两国边界地区可能会出现TDD和FDD在同一个频带内共存
的情况3GPP TSG RAN WG4正在进行这方面的研究
cdma2000 中只有FDD模式目前共有7个Band class 其中Band Class 6为
IMT-2000规定的1920 1980MHz/2110 2180MHz的频段
在我国根据目前的无线电频率划分1700 2300MHz频段有移动业务固
定业务和空间业务该频段内有大量的微波通信系统和一定数量的无线电定
位设备正在使用1996年12月国家无线电管理委员会为了发展蜂窝移动通
信和无线接入的需要对2GHz的部分地面无线电业务频率进行重新规划和调
整但还与第三代移动有冲突即公众蜂窝移动通信1.9MHz的频段和无线接
入的频段均占用了IMT 2000的频段中的一部分
因此第三代移动通信必须与现有的各种无线通信系统共享有限的频率资源
为了促使运营科研生产等部门积极发展第三代移动通信系统满足我国
移动通信发展的近期频谱需求和长远频谱需求必须随着技术业务的发展
做好IMT-2000频段的规划调整工作
第一章 概述WCDMA系统基本原理
1-15
考虑到实际应用的业务我国IMT-2000频谱使用情况也可以画成如下图
1-5所示
IMT-2000
我国占
用情况
划分建议
空闲FDD/WLL
TDD/WLL
FDD/WLL 空闲空闲
3G/TDD
3G/FDD
MSS
MSS
MSS
MSS
MSS MSS
1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200
3G/TDD
3G/FDD
TDD/WLL
图1-5 我国IMT-2000频谱占用情况
可以看到我国的WLL和部分公众移动电话占用了IMT-2000的低频段为了保
证未来IMT-2000的频谱需要国家无线电管理委员会正在颁布法规逐步
收回部分FDD/WLL和TDD/WLL的使用频率
第一章 概述WCDMA系统基本原理
1-16
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作者: duzhiming
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2-41 2.4.4 Iu接口. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-36 2.4.3 Iur接口. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-33 2.4.2 Iub接口. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-31 2.4.1 Uu接口. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-31 2.4 UTRAN主要接口协议. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-24 2.3.3 R5网络结构及接口. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-18 2.3.2 R4网络结构及接口. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-10 2.3.1 R99网络结构及接口. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-9 2.3 核心网络基本结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-8 2.2.4 UTRAN完成的功能. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-7 2.2.3 UTRAN各接口的基本协议结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-6 2.2.2 Node B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-5 2.2.1 RNC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-5 2.2 UTRAN的基本结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-4 2.1.2 系统接口. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-1 2.1.1 UMTS系统网络构成. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-1 2.1 概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-1 第二章 WCDMA系统结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-27 图2-12 HSS的结构示意. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-26 图2-11 HSS的基本结构与接口. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-25 图2-10 R5的IMS网络结构图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-24 图2-9 R5的网络结构图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-21 表2-2 R4核心网外部接口名称与含义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-19 图2-8 R4的网络结构图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-17 图2-7 CAMEL相关结构图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-13 表2-1 R99 核心网的接口名称与含义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-11 图2-6 R99网络结构图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-7 图2-5 UTRAN接口的通用协议模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-7 图2-4 Node B的逻辑组成框图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-5 图2-3 UTRAN的结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-2 图2-2 UMTS网络单元构成示意图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-1 图2-1 UMTS的系统结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
i
2-45 表2-3 Iu接口的功能划分. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-43 图2-21 Iu-PS的协议结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-42 图2-20 Iu-CS的协议结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-41 图2-19 核心网和UTRAN之间的接口图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-38 图2-18 漂移RNS逻辑模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-38 图2-17 无线网络协议和Iur上传送的区分. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-37 图2-16 Iur接口协议结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-34 图2-15 无线网络协议的区分和在Iub上的传送. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-33 图2-14 Iub接口协议图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-32 图2-13 无线接口协议结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ii
第二章 WCDMA系统结构
2.1 概述
UMTS Universal Mobile Telecommunications System 通用移动通信系统
是采用WCDMA空中接口技术的第三代移动通信系统通常也把UMTS系统
称为WCDMA通信系统UMTS系统采用了与第二代移动通信系统类似的结
构包括无线接入网络Radio Access Network RAN 和核心网络Core
Network CN 其中无线接入网络处理所有与无线有关的功能而CN处理
UMTS系统内所有的话音呼叫和数据连接并实现与外部网络的交换和路由
功能CN从逻辑上分为电路交换域Circuit Switched Domain, CS 和分组
交换域Packet Switched Domain, PS
UTRAN CN与用户设备User Equipment UE 一起构成了整个UMTS系
统其系统结构如图2-1所示
3G PS
MSC􀀀VLR􀀀GMSC􀀀gsmSSF
3G CS PSTN
SGSN,GGSN
UTRAN
业务应用域
HLR, SCP
接入网3G核心网络外部网络终端
Internet
图2-1 UMTS的系统结构
从3GPP R99标准的角度来看UE和UTRAN UMTS的陆地无线接入网络
由全新的协议构成其设计基于WCDMA无线技术而CN则采用了
GSM/GPRS的定义这样可以实现网络的平滑过渡此外在第三代网络建设
的初期可以实现全球漫游
2.1.1 UMTS系统网络构成
UMTS网络单元构成如图2-2所示
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-1
Uu lu
USIM
ME
Cu
Node B
Node B
Node B
Node B
RNC
RNC
lub lur
MSC/
VLR GMSC
SGSN GGSN
HLR
PLMN PSTN
ISDN,etc
INTERNET
External Networks CN UTRAN UE
图2-2 UMTS网络单元构成示意图
从图2-2的UMTS系统网络构成示意图中可以看出UMTS系统的网络单元包
括如下部分
1. UE User Equipment
UE是用户终端设备它主要包括射频处理单元基带处理单元协议栈模
块以及应用层软件模块等UE通过Uu接口与网络设备进行数据交互为用
户提供电路域和分组域内的各种业务功能包括普通话音数据通信移动
多媒体Internet应用如E-mail WWW浏览FTP等
UE包括两部分
􀁹 ME Mobile Equipment 提供应用和服务
􀁹 USIM UMTS Subscriber Module 提供用户身份识别
2. UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network UMTS
UTRAN 即陆地无线接入网分为基站Node B 和无线网络控制器
RNC 两部分
􀁹 Node B
Node B是WCDMA系统的基站即无线收发信机包括无线收发信机和基
带处理部件通过标准的Iub接口和RNC互连主要完成Uu接口物理层协议
的处理它的主要功能是扩频调制信道编码及解扩解调信道解码
还包括基带信号和射频信号的相互转换等功能
Node B 由下列几个逻辑功能模块构成RF收发放大射频收发系统
TRX 基带部分BB 传输接口单元基站控制部分
􀁹 RNC Radio Network Controller
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-2
RNC是无线网络控制器主要完成连接建立和断开切换宏分集合并无
线资源管理控制等功能具体如下
(1) 执行系统信息广播与系统接入控制功能
(2) 切换和RNC迁移等移动性管理功能
(3) 宏分集合并功率控制无线承载分配等无线资源管理和控制功能
3. CN Core Network
CN 即核心网络负责与其他网络的连接和对UE的通信和管理主要功能
实体如下
(1) MSC/VLR
MSC/VLR是WCDMA核心网CS域功能节点它通过Iu_CS接口与UTRAN相
连通过PSTN/ISDN接口与外部网络PSTN ISDN等相连通过C/D接
口与HLR/AUC相连通过E接口与其它MSC/VLR GMSC或SMC相连通
过CAP接口与SCP相连通过Gs接口与SGSN相连MSC/VLR的主要功能是
提供CS域的呼叫控制移动性管理鉴权和加密等功能
(2) GMSC
GMSC是WCDMA移动网CS域与外部网络之间的网关节点是可选功能节点
它通过PSTN/ISDN接口与外部网络PSTN ISDN 其它PLMN 相连通
过C接口与HLR相连通过CAP接口与SCP相连GMSC的主要功能是充当移
动网和固定网之间的移动关口局完成PSTN用户呼移动用户时呼入呼叫的
路由功能承担路由分析网间接续网间结算等重要功能
(3) SGSN
SGSN 服务GPRS支持节点是WCDMA核心网PS域功能节点它通过
Iu_PS接口与UTRAN相连通过Gn/Gp接口与GGSN相连通过Gr接口与
HLR/AUC相连通过Gs接口与MSC/VLR 通过Ge接口与SCP相连通过
Gd接口与SMS-GMSC/SMS-IWMSC相连通过Ga接口与CG相连通过
Gn/Gp接口与SGSN相连SGSN的主要功能是提供PS域的路由转发移动性
管理会话管理鉴权和加密等功能
(4) GGSN
GGSN 网关GPRS支持节点是WCDMA核心网PS域功能节点通过Gn
/Gp接口与SGSN相连通过Gi接口与外部数据网络Internet /Intranet 相连
GGSN提供数据包在WCDMA移动网和外部数据网之间的路由和封装
GGSN主要功能是同外部IP分组网络的接口功能GGSN需要提供UE接入外
部分组网络的关口功能从外部网的观点来看GGSN就好象是可寻址
WCDMA移动网络中所有用户IP的路由器需要同外部网络交换路由信息
(5) HLR
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-3
HLR 归属位置寄存器是WCDMA核心网CS域和PS域共有的功能节点它
通过C接口与MSC/VLR或GMSC相连通过Gr接口与SGSN相连通过Gc接
口与GGSN相连HLR的主要功能是提供用户的签约信息存放新业务支持
增强的鉴权等功能
4. External Networks
External Networks 即外部网络可以分为两类
􀁹 电路交换网络CS Networks 提供电路交换的连接服务象通话服务
ISDN和PSTN均属于电路交换网络
􀁹 分组交换网络PS Networks 提供数据包的连接服务Internet属于分
组数据交换网络
2.1.2 系统接口
从图2-2的UMTS网络单元构成示意图中可以看出3G WCDMA系统与2G
GSM网络相比CN部分的接口变化不大UTRAN部分主要有如下接口
1. Cu 接口
Cu接口是USIM卡和ME之间的电气接口Cu接口采用标准接口
2. Uu接口
Uu接口是WCDMA的无线接口UE通过Uu接口接入到UMTS系统的固定网
络部分可以说Uu接口是UMTS系统中最重要的开放接口
3. Iu接口
Iu接口是连接UTRAN和CN的接口类似于GSM系统的A接口和Gb接口
Iu接口是一个开放的标准接口这也使通过Iu接口相连接的UTRAN与CN可
以分别由不同的设备制造商提供
4. Iur接口
Iur接口是连接RNC之间的接口Iur接口是UMTS系统特有的接口用于对
RAN中移动台的移动管理比如在不同的RNC之间进行软切换时移动台所
有数据都是通过Iur接口从正在工作的RNC传到候选RNC Iur是开放的标准
接口
5. Iub接口
Iub接口是连接Node B与RNC的接口Iub接口也是一个开放的标准接口 这
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-4
也使通过Iub接口相连接的RNC与Node B可以分别由不同的设备制造商提供
􀀉 说明
只列出了与RAN相关的接口没有列出CN内部的接口CN内部接口与
GSM网络相应部分的接口变化不大
2.2 UTRAN的基本结构
UTRAN的结构如图2-3中虚线框所示
UTRAN包含一个或几个无线网络子系统RNS 一个RNS由一个无线网
络控制器RNC 和一个或多个基站Node B 组成RNC与CN之间的接
口是Iu接口Node B和RNC通过Iub接口连接在UTRAN内部无线网络控
制器RNC 之间通过Iur互联Iur可以通过RNC之间的直接物理连接或通
过传输网连接RNC用来分配和控制与之相连或相关的Node B的无线资源
Node B则完成Iub接口和Uu接口之间的数据流的转换同时也参与一部分无
线资源管理
RNS
RNC
RNS
RNC
核心网
Node B Node B Node B Node B
Iu Iu
Iur
Iub Iub Iub Iub
PS CS
图2-3 UTRAN的结构
2.2.1 RNC
RNC Radio Network Controller 无线网络控制器用于控制UTRAN的无
线资源它通过Iu接口与电路域MSC 和分组域SGSN 以及广播域
BC 相连图2-3未标在移动台和UTRAN之间的无线资源控制
RRC 协议在此终止它在逻辑上对应GSM网络中的基站控制器BSC
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-5
控制Node B的RNC称为该Node B的控制RNC CRNC CRNC负责对其控
制的小区的无线资源进行管理
如果在一个移动台与UTRAN的连接中用到了超过一个RNS的无线资源那
么这些涉及的RNS可以分为
􀁹 服务RNS SRNS 管理UE和UTRAN之间的无线连接它是对应于该
UE的Iu接口Uu接口的终止点无线接入承载的参数映射到传输信道
的参数是否进行越区切换开环功率控制等基本的无线资源管理都是
由SRNS中的SRNC 服务RNC 来完成的一个与UTRAN相连的UE有
且只能有一个SRNC
􀁹 漂移RNS DRNS 除了SRNS以外UE所用到的RNS称为DRNS 其
对应的RNC则是DRNC 一个用户可以没有也可以有一个或多个
DRNS
通常在实际的RNC中包含了所有CRNC SRNC和DRNC的功能
2.2.2 Node B
Node B是WCDMA系统的基站即无线收发信机通过标准的Iub接口和
RNC互连主要完成Uu接口物理层协议的处理它的主要功能是扩频调
制信道编码及解扩解调信道解码还包括基带信号和射频信号的相互
转换等功能 同时它还完成一些如内环功率控制等的无线资源管理功能它
在逻辑上对应于GSM网络中基站BTS
Node B 由下列几个逻辑功能模块构成RF收发放大射频收发系统
TRX 基带部分Base Band 传输接口单元基站控制部分如图
2-4所示
多载波功放
Uu接口TRX收发信机
To RNC
Iub接口
传输接口单元 电源
基带处理
RF子系统TRX子系统基带处理子系统
电源部分
主控制单元
天线
图2-4 Node B的逻辑组成框图
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-6
2.2.3 UTRAN各接口的基本协议结构
UTRAN各个接口的协议结构是按照一个通用的协议模型设计的设计的原
则是层和面在逻辑上是相互独立的如果需要可以修改协议结构的一部分
而无需改变其他部分如图2-5所示
Application
Protocol
Data
Stream(s)
ALCAP(s)
Transport
Network
Layer
Physical Layer
Signalling
Bearer(s)
Transport
User
Network
Plane
Control Plane User Plane
Transport
User
Network
Plane
Transport Network
Control Plane
Radio
Network
Layer
Signalling
Bearer(s)
Data
Bearer(s)
图2-5 UTRAN接口的通用协议模型
从水平平面来看协议结构主要包含两层无线网络层和传输网络层所有
与陆地无线接入网有关的协议都包含在无线网络层传输网络层是指被
UTRAN所选用的标准的传输技术与UTRAN的特定的功能无关
从垂直平面来看包括控制面和用户面
控制面包括应用协议Iu接口中的RANAP Iur接口中的RNSAP Iub接口中
的NBAP 及用于传输这些应用协议的信令承载应用协议用于建立到UE的
承载例如在Iu中的无线接入承载及在Iur Iub中无线链路而这些应用
协议的信令承载与接入链路控制协议ALCAP 的信令承载可以一样也可以
不一样它通过O&M操作建立
用户面包括数据流和用于承载这些数据流的数据承载用户发送和接收的所
有信息例如话音和数据是通过用户面来进行传输的传输网络控制面在
控制面和用户面之间只在传输层不包括任何无线网络控制平面的信息
它包括ALCAP协议接入链路控制协议和ALCAP所需的信令承载
ALCAP建立用于用户面的传输承载引入传输网络控制面使得在无线网络
层控制面的应用协议的完成与用户面的数据承载所选用的技术无关
在传输网络中用户面中数据面的传输承载是这样建立的在控制面里的应
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-7
用协议先进行信令处理这一信令处理通过ALCAP协议触发数据面的数据承
载的建立并非所有类型的数据承载的建立都需通过ALCAP协议如果没有
ALCAP协议的信令处理就无需传输网络控制面而应用预先设置好的数据
承载ALCAP的信令承载与应用协议的信令承载可以一样也可以不一样
ALCAP的信令承载通常是通过O&M操作建立的
在用户面里的数据承载和应用协议里的信令承载属于传输网络用户面在实
时操作中传输网络用户面的数据承载是由传输网络控制面直接控制的而
建立应用协议的信令承载所需的控制操作属于O&M操作
综上所述UTRAN遵循以下原则
(1) 信令面与数据面的分离
(2) UTRAN/CN功能与传输层的分离即无线网络层不依赖于特定的传输技
术
(3) 宏分集FDD Only 完全由UTRAN处理
(4) RRC连接的移动性管理完全由UTRAN处理
2.2.4 UTRAN完成的功能
(1) 和总体系统接入控制有关的功能
􀁹 准入控制
􀁹 拥塞控制
􀁹 系统信息广播
(2) 和安全与私有性有关的功能
􀁹 无线信道加密/解密
􀁹 消息完整性保护
(3) 和移动性有关的功能
􀁹 切换
􀁹 SRNS迁移
(4) 和无线资源管理和控制有关的功能
􀁹 无线资源配置和操作
􀁹 无线环境勘测
􀁹 宏分集控制FDD
􀁹 无线承载连接建立和释放RB控制
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-8
􀁹 无线承载的分配和回收
􀁹 动态信道分配DCA TDD
􀁹 无线协议功能
􀁹 RF功率控制
􀁹 RF功率设置
(5) 时间提前量设置TDD
(6) 无线信道编码
(7) 无线信道解码
(8) 信道编码控制
(9) 初始随机接入检测和处理
(10) NAS消息的CN分发功能
2.3 核心网络基本结构
核心网CN 从逻辑上可划分为 电路域CS域分组域PS域和广播
域BC域CS域设备是指为用户提供电路型业务或提供相关信令
连接的实体CS域特有的实体包括 MSC GMSC VLR IWF PS域为
用户提供分组型数据业务PS域特有的实体包括SGSN和GGSN 其
他设备如HLR 或HSS AuC EIR等为CS域与PS域共用
WCDMA的网络总体结构定义在3GPP TS 23.002中目前具有三个版本分
别为
􀁹 R99 3GPP TS 23.002 V3.4.0, 2000-12
􀁹 R4 3GPP TS 23.002 V4.2.0, 2001-4
􀁹 R5 3GPP TS 23.002 V5.2.0, 2001-4
􀀉 说明
R表示Release
3GPP在98年底99年初开始制定3G的规范R99版本原计划在1999年底完成
最后是在2000年3月完成后来意识到按年度命名版本会给实现带来困难
因为年度版本不能保持一个相对稳定的规范集因此决定从R99后不再按年
来命名版本同时把R2000的功能分成两个阶段实施R4和R5 以后升级将
按R6 R7...的方式命名版本原则上R99的规范是R4规范集的一个子集若
在R99中增加新的特征就把它升级到R4 同样R4规范集是R5规范集的子集
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-9
若在R4中增加了新的特征就把它升级到R5 按计划R4要在2001年3月完成
R5要在2001年12月完成
对于以上三个版本PS域特有设备主体没有变化只进行协议的升级和优化
CS域设备变化也不是非常大在R4网络中根据需要(G)MSC可被(G)MSC
Server和MGW替代新增了一个R-SGW HLR也可被替换为HSS 规范中没
有给出明确说明在R5网络中如果有IMS IP 多媒体子系统则网络
使用HSS以替代HLR
2.3.1 R99网络结构及接口
为了确保运营商的投资利益在R99网络结构设计中充分考虑了2G/3G 兼容
性问题以支持GSM/GPRS/3G的平滑过渡因此在网络中CS域和PS域是
并列的R99 核心网设备包括MSC/VLR IWF SGSN GGSN
HLR/AuC EIR等为支持3G业务有些设备增添了相应的接口协议另外
对原有的接口协议进行了改进
图2-6是PLMN的基本网络结构包括CS域和PS域图中所有功能实体都
可作为独立的物理设备
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-10
BSS
BSC
RNS
RNC
CN
Node B Node B
A IuPS
Iur
Iubis
USIM
ME
MS
Cu
Uu
MSC
SGSN
Gs
GGSN GMSC
Gn HLR
Gr
Gc C
D
E
AuC
H
EIR
F Gf
Gi PSTN
IuCS Gb
VLR
B
Gp
VLR
G
BTS BTS
Um
RNC
Abis
SIM
SIM-ME i/f or
MSC
B
PSTN PSTN
cell
粗线表示支持用户业务的接口 点划线表示支持信令的接口
图2-6 R99网络结构图
CS域的接口
A接口和Abis接口定义在GSM08-series技术规范中Iu-CS 接口定义在
UMTS25.4xx-series技术规范中B C D E F和G接口则是以No.7信令方
式实现相应的移动应用部分MAP 用于完成数据交换H接口未提供标
准协议
PS域的接口
Gb接口定义在GSM08.14 08.16和08.18技术规范中Iu-PS接口定义在
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-11
UMTS25.4xx-series技术规范中Gc/Gr/Gf/Gd接口则是基于No.7信令的MAP
协议Gs实现SGSN与MSC之间的联合操作基于SCCP/BSSAP+协议Ge基
于CAP协议Gn/Gp协议由GTP V0升级到V1版本Ga/Gi协议没有太大改动
􀀉 说明
在实际应用中一些功能可能会结合到同一个物理实体中如MSC/VLR
HLR/AuC SGSN/MSC/VLR 使某些接口成为内部接口
R99中CS域的功能实体包括有MSC VLR等其中运营商可以根据连接
方式的不同将MSC设置为GMSC SM-GMSC SM-IWMSC等为实现网络
互通在系统中配置IWF 一般结合于MSC
除上述功能实体之外PS域特有的功能实体包括SGSN和GGSN 为用户提
供分组数据业务HLR AuC EIR为CS域和PS域共用设备
R99的主要功能实体包括
(1) 移动交换中心MSC
MSC为电路域特有的设备用于连接无线系统包括BSS RNS 和固定网
MSC完成电路型呼叫所有功能如控制呼叫接续管理MS在本网络内或与
其他网络如PSTN/ISDN/PSPDN 其他移动网等的通信业务并提供计
费信息
(2) 拜访位置寄存器VLR
VLR 为电路域特有的设备存储着进入该控制区域内已登记用户的相关信息
为移动用户提供呼叫接续的必要数据当MS漫游到一个新的VLR区域后
该VLR向HLR发起位置登记并获取必要的用户数据当MS漫游出控制范
围后需要删除该用户数据因此VLR可看作为一个动态数据库
一个VLR可管理多个MSC 但在实现中通常都将MSC和VLR合为一体
(3) 归属位置寄存器HLR
HLR为CS域和PS域共用设备是一个负责管理移动用户的数据库系统
PLMN可以包含一个或多个HLR 具体配置方式由用户数系统容量以及
网络结构所决定HLR存储着本归属区的所有移动用户数据如识别标志
位置信息签约业务等
当用户漫游时HLR接收新位置信息并要求前VLR删除用户所有数据当
用户被叫时HLR提供路由信息
(4) 鉴权中心AuC
AuC为CS域和PS域共用设备是存储用户鉴权算法和加密密钥的实体
AuC将鉴权和加密数据通过HLR发往VLR MSC以及SGSN 以保证通信的
合法和安全每个AuC和对应的 HLR关联只通过该HLR和外界通信通常
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-12
AuC和HLR结合在同一物理实体中
(5) 设备识别寄存器EIR
EIR为CS域和PS域共用设备存储着系统中使用的移动设备的国际移动设备
识别码IMEI 其中移动设备被划分白灰黑三个等级
并分别存储在相应的表格中目前中国没有用到该设备
一个 最小化的EIR可以只包括最小 白表设备属于白等级
(6) 网关MSC GMSC
GMSC是电路域特有的设备GMSC作为系统与其它公用通信网之间的接口
同时还具有查询位置信息的功能如MS被呼时网络如不能查询该用户所
属的HLR 则需要通过GMSC查询然后将呼叫转接到MS目前登记的
MSC中
具体由运营商决定那些 MSC可作为GMSC 如部分MSC或所有的MSC
(7) 服务GPRS支持节点SGSN
SGSN为PS域特有的设备SGSN提供核心网与无线接入系统BSS RNS的连
接在核心网内SGSN与GGSN/GMSC/HLR/EIR/SCP等均有接口SGSN完
成分组型数据业务的移动性管理会话管理等功能管理MS在移动网络内
的移动和通信业务并提供计费信息
(8) 网关GPRS支持节点GGSN
GGSN也是分组域特有的设备GGSN作为移动通信系统与其它公用数据网
之间的接口同时还具有查询位置信息的功能如MS被呼时数据先到
GGSN 再由GGSN向HLR查询用户的当前位置信息然后将呼叫转接到目
前登记的SGSN中GGSN也提供计费接口
R99中核心网的接口协议如表2-1所示
表2-1 R99 核心网的接口名称与含义
BSSAP+ MSC SGSN Gs
MAP VLR VLR G
MAP MSC EIR F
MAP MSC MSC E
MAP VLR HLR D
MAP MSC HLR C
MSC VLR B
RANAP MSC RNS Iu-CS
BSSAP MSC BSC A
信令与协议连接实体接口名
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-13
RANAP SGSN RNC Iu-PS
MAP SGSN HLR Gr
GTP GSN GSN Intra PLMN Gn
GTP GSN GSN Inter PLMN Gp
TCP/IP GGSN PDN Gi
MAP SGSN EIR Gf
CAP SGSN SCP Ge
MAP SGSN SMS-GMSC/IWMSC Gd
MAP GGSN HLR Gc
BSSGP SGSN BSC Gb
GTP' GSN CG Ga
TUP/ISUP MSC PSTN/ISDN/PSPDN
HLR AuC H
信令与协议连接实体接口名
R99中核心网的各接口功能如下
(9) A接口
A接口指MSC与BSC之间的接口BSS-MSC接口用于传送如下信息
􀁹 BSS 管理
􀁹 呼叫处理
􀁹 移动性管理
(10) Iu-CS接口
Iu-CS接口是MSC与RNS之间的接口具体定义在UMTS 25.41x-series技术规
范中RNS-MSC接口用于传送如下信息
􀁹 RNS管理
􀁹 呼叫处理
􀁹 移动性管理
(11) B接口
B接口是MSC和VLR间的接口其所依赖的信令方式没有具体规定B接口
实现的功能有
􀁹 MSC从VLR中获得用户信息
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-14
􀁹 当MS进行位置更新操作时MSC通知VLR记录位置信息
􀁹 当MS激活一个特定补充业务或修改业务相关数据时MSC通过VLR通知
HLR更新数据
(12) 接口
C接口是MSC与HLR之间的接口在此接口上MSC采用基于No.7信令方式
的MAP协议来实现以下功能
􀁹 在MS被呼时HLR将路由信息传递到GMSC
􀁹 短消息业务
对于CAMEL应用本接口主要用于获取移动用户终呼时的路由信息用户
状态签约信息等
(13) D接口
D接口是VLR与HLR之间的接口本接口用于交换有关MS位置信息及用户管
理信息通过基于No.7信令系统中的MAP协议实现如下功能
􀁹 鉴权
􀁹 位置更新
􀁹 在呼叫建立时检索用户数据
􀁹 补充业务
􀁹 VLR恢复
为支持移动用户能够在整个服务区内发起或接收呼叫HLR和VLR间进行数
据交换当MS发生位置更新时VLR通知HLR当前MS的位置以及漫游号
码HLR则向VLR发送支持业务处理所需要的用户数据同时HLR指示
MS以前所在的VLR删除该用户信息HLR与VLR间的数据交换还发生在用
户更新签约业务或者管理者修改相关签约业务参数时
对于CAMEL应用本接口用以向拜访PLMN传送CAMEL用户数据以及提供
MSRN
(14) E接口
E接口指MSC与MSC之间的接口通过基于No.7信令的MAP协议本接口主
要完成以下功能
􀁹 切换
􀁹 短消息业务
􀁹 MSC间切换后的呼叫控制
MAP控制MSC间的切换如MS通话时从一个MSC区域移动到另一个
MSC区域这时为保证正常通话需要进行切换MSC间通过MAP协议保证
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-15
切换操作顺利进行在切换操作完成后MSC间传送一些A接口消息
(15) F接口
F接口是MSC与EIR之间的接口当MSC需要检查国际移动设备识别码
IMEI 的合法性时需要通过F接口与EIR交换与IMEI有关的信息本接
口通过基于No.7信令的MAP协议实现以上功能
(16) G接口
G接口是VLR与VLR之间的接口通过基于No.7信令的MAP协议完成如下功
能
􀁹 位置更新当MS漫游到一个新的VLR后向前VLR索取IMSI
􀁹 鉴权将鉴权参数由先前VLR传送给当前的VLR
(17) Gs接口
Gs接口是MSC与SGSN间的接口Gs接口采用基于No.7信令使用无连接的
SCCP 没有TCAP 的BSSAP+协议来完成信令互通SGSN可通过Gs接口向
MSC/VLR发送MS位置信息SGSN也可通过Gs接口接收到来自MSC/VLR的
寻呼信息通过Gs接口MSC/VLR可向SGSN声明MS正执行由MSC处理
的业务
(18) H接口
H接口是HLR与AuC之间的接口接口形式没有具体标准主要完成的功能
是当HLR接收到一个请求用户鉴权和加密数据的消息时如HLR没有这些
信息则向AuC请求这些数据
(19) MSC与外部网络的接口
这里是指MSC与PSTN/ISDN等外部网络的接口由于MSC是基于普通的
ISDN交换在呼叫控制方面具有和固定网交换一样的接口对于电路呼叫
GSM技术规范中给出的信令接口是SS7的TUP和ISUP
(20) Ga接口
Ga接口是指GSN 包括SGSN/GGSN 与CG之间的接口接口协议GTP'基于
UDP/IP或者TCP/IP协议栈主要完成计费信息的输出功能
(21) Gb接口
Gb接口是2.5G GPRS系统使用的接口为兼容GPRS而保留的
(22) Gc接口
Gc接口是GGSN与HLR之间的接口实现GGSN与HLR之间的信息交互功能
有两种实现方法一是基于MAP协议在GGSN上直接出七号接口另一种
方法是GGSN借助SGSN提供与HLR之间的MAP接口这部分与GPRS相同
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-16
(23) Gd接口
Gd接口在SGSN与SMS-GMSC/IWMSC之间的接口基于MAP协议实现短
消息的收发功能
(24) Ge接口
Ge接口是SGSN与SCP之间的接口基于CAP协议实现分组域的智能业务
在R99中MSC与SCF之间的接口没有特定名称它们之间通信采用CAP方式
如图2-7中所示
MSC
GMSC
HLR
C
D
VLR
B
gsmSCF
gsmSSF
gsmSSF
gsmSRF
SGSN
gprsSSF
Gr
粗线表示支持用户业务的接口 点划线表示支持信令的接口
图2-7 CAMEL相关结构图
􀀉 说明
CAMEL系列接口没有特定的名称它们直接由两个互连实体名表示如
gsmSSF-gsmSCF接口
(25) Gf接口
Gf接口是SGSN与EIR之间的接口当SGSN需要检查国际移动设备识别码
IMEI 的合法性时需要通过Gf接口与EIR交换与IMEI有关的信息本接
口通过基于No.7信令的MAP协议实现以上功能
(26) Gi接口
Gi接口是GGSN与外部数据网之间的接口基于TCP/IP协议实现外部分组网
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-17
络的互联功能
(27) Gn/Gp接口
Gn/Gp接口是GSN与GSN之间的接口基于GTP协议实现隧道传输功能包
括信令面GTP-C和用户面GTP-U GTP-C完成隧道的管理和其它信令消息的
传输功能GTP-U传输用户面的数据包Gn是PLMN内部GSN间接口Gp是
不同PLMN的GSN间的接口
(28) Gr接口
Gr接口是SGSN与HLR之间的接口本接口用于交换有关MS位置信息及用户
管理信息通过基于No.7信令系统中的MAP协议实现如下功能
􀁹 鉴权
􀁹 路由区更新
􀁹 在会话建立时检索用户数据
􀁹 SGSN恢复
为支持移动用户能够在整个服务区内发起或接收呼叫HLR和SGSN间进行
数据交换当MS发生路由区更新时SGSN通知HLR当前MS的位置以及
漫游号码HLR则向SGSN发送支持业务处理所需要的用户数据同时
HLR指示MS以前所在的SGSN删除该用户信息HLR与SGSN间的数据交换
还发生在用户更新签约业务或者管理者修改相关签约业务参数时
(29) Iu-PS接口
Iu-PS接口是SGSN与RNC间的接口具体定义在UMTS 25.41x-series技术规范
中RNC-SGSN接口用于传送如下信息
􀁹 会话管理
􀁹 移动性管理
2.3.2 R4网络结构及接口
图2-8是R4版本的PLMN基本网络结构图中所有功能实体都可作为独立的物
理设备关于Nb Mc和Nc等接口的标准包括在23.205和29-系列的技术规范
中
在实际应用中一些功能可能会结合到同一个物理实体中如MSC/VLR
HLR/AuC等使得某些接口成为内部接口
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-18
BSS
BSC
RNS
RNC
CN
Node B Node B
IuPS
Iur
Iub
USIM
ME
MS
Cu
Uu
MSC server
SGSN
Gs
GGSN GMSC
server
Gn HSS(HLR)
Gr
Gc
C
D
Nc
H
EIR
F Gf
Gi PSTN
IuCS
VLR
B
Gp
VLR
G
BTS BTS
Um
RNC
Abis
SIM
SIM-ME i/f or
MSC server
B
PSTN
cell
CS-MGW CS-MGW
CSMGW
AuC
Nb
T-SGW R-SGW
Mc Mc
Nb
PSTN PSTN
Nc
Mc
Mh
A
Gb
E
粗线支持用户业务的接口点划线支持信令的接口
图2-8 R4的网络结构图
􀀉 说明
(G)MSC Server和MGW可集成为单个物理实体(G)MSC
R4版本中PS域的功能实体SGSN和GGSN没有改变与外界的接口也没有改
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-19
变CS域的功能实体仍然包括有MSC VLR HLR AuC EIR等设备
相互间关系也没有改变但为了支持全IP网发展需要R4版本中CS域实体
有所变化如
(1) MSC根据需要可分成两个不同的实体MSC服务器MSC Server 仅用
于处理信令和电路交换媒体网关CS-MGW 用于处理用户数据
MSC Server和CS-MGW共同完成MSC功能对应的GMSC也分成GMSC
Server和CS-MGW
(a) MSC服务器MSC Server
MSC Server主要由MSC的呼叫控制和移动控制组成负责完成CS域的呼叫
处理等功能MSC Server终接用户-网络信令并将其转换成网络-网络信令
MSC Server也可包含VLR以处理移动用户的业务数据和CAMEL相关数据
MSC Server可通过接口控制CS-MGW中媒体通道的关于连接控制的部分呼叫
状态
(b) 电路交换媒体网关CS-MGW
CS-MGW是PSTN/PLMN的传输终接点并且通过Iu接口连接核心网和
UTRAN CS-MGW可以是从电路交换网络来的承载通道的终接点也可是
分组网来的媒体流例如IP网中的RTP流的终接点在Iu上CS-MGW
可支持媒体转换承载控制和有效载荷处理例如多媒体数字信号编解码
器回音消除器会议桥等可支持CS业务的不同Iu 选项基于
AAL2/ATM 或基于 RTP/UDP/IP
CS-MGW
􀁹 与MSC服务器和GMSC服务器相连进行资源控制
􀁹 拥有并使用如回音消除器等资源
􀁹 可具有多媒体数字信号编解码器
CS-MGW可具有必要的资源以支持UMTS/GSM传输媒体进一步可要求
H248裁剪器支持附加的多媒体数字信号编解码器和成帧协议等
CS-MGW的承载控制和有效载荷处理能力也用于支持移动性功能如SRNS
重分配/切换 和定位目前期待H.248标准机制可运用于支持这些功能
(c) GMSC服务器GMSC Server
GMSC Server主要由GMSC的呼叫控制和移动控制组成
(2) HLR可更新为归属位置服务器HSS
(3) R4新增一个实体漫游信令网关R-SGW
在基于No.7信令的R4之前的网络和基于IP传输信令的R99之后网络之间
R-SGW完成传输层信令的双向转换Sigtran SCTP/IP 对No.7 MTP
R-SGW不对 MAP/CAP消息进行翻译但对SCCP层之下消息进行翻译以保
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-20
证信令能够正确传送
为支持R4 版本之前的CS终端R-SGW实现不同版本网络中MAP-E和
MAP-G消息的正确互通也就是保证R4网络实体中基于IP传输的MAP消
息与MSC/VLR R4版本前中基于No.7传输的MAP消息能够互通
图2-8中T-SGW是在具有HSS时才有的而HSS在R4中不是必需的
在R4网络中也新增一些接口协议如表2-2所示
表2-2 R4核心网外部接口名称与含义
HSS R-SGW Mh
CS-MGW CS-MGW Nb
MSC Server GMSC Server Nc
(G)MSC Server CS-MGW Mc
RANAP SGSN RNC Iu-PS
MAP SGSN HLR Gr
GTP GSN GSN Intra PLMN Gn
GTP GSN GSN Inter PLMN Gp
TCP/IP GGSN PDN Gi
MAP SGSN EIR Gf
CAP SGSN SCP Ge
MAP SGSN SM-GMSC/IWMSC Gd
MAP GGSN HLR Gc
BSSGP SGSN BSC Gb
GTP' SGSN CG Ga
TUP/ISUP MSC PSTN/ISDN/PSPDN
HLR AuC H
BSSAP+ MSC SGSN Gs
MAP VLR VLR G
MAP MSC EIR F
MAP MSC MSC E
MAP VLR HLR D
MAP MSC HLR C
MSC VLR B
RANAP MSC RNS Iu-CS
BSSAP MSC BSC A
信令与协议连接实体接口名
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-21
R4中核心网的各接口功能如下
(a) A接口
A接口指MSC与BSC之间的接口实现方式和功能与R99相似
(b) Iu-CS接口
Iu-CS接口是MSC与RNS之间的接口功能与R99相似
(c) B接口
B接口是MSC Server和VLR间的内部接口实现方式和功能与R99类似只
是由MSC中的MSC Server来完成相应的功能
(d) C接口
C接口是MSC Server与HLR之间的接口实现方式和功能与R99类似只是
由MSC中的MSC Server来完成
(e) D接口
D接口是VLR与HLR之间的接口实现方式和功能与R99相似
(f) E接口
E接口是MSC Server与MSC Server之间的接口实现方式和功能与R99相似
(g) F接口
F接口是MSC Server与EIR之间的接口实现方式和功能与R99相似
(h) G接口
G接口是VLR与VLR之间的接口实现方式和功能与R99相似
(i) Gs接口
Gs接口是MSC/VLR与SGSN间的接口实现方式和功能与R99相似
(j) H接口
H接口是HLR与AuC之间的接口实现方式和功能与R99相似
(k) MSC与外部网络的接口
本接口实现方式和功能与R99相似
以下是R4版本中新增的接口协议中称它们为参考点但没有指出接口和参
考点的明确区别可认为它们具有相同的含义只是未制订出相应的标准协
议
(l) Mc参考点
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-22
本参考点是(G)MSC Server与CS-MGW间的接口它具有如下特点
􀁹 遵从 H.248标准
􀁹 能不受H.323限制支持不同呼叫模式和媒体处理方式的柔性连接
􀁹 支持开放结构
􀁹 动态共享MGW物理节点资源
􀁹 动态共享不同域间的传输资源
(m) Nc参考点
本参考点是MSC Server与GMSC Server间的接口通过该接口使不同网络
间的通话能顺利进行如Nc可为ISUP或改进ISUP 承载独立呼叫控制
bearer independent call control BICC Nc的信令传输方式可以有很多种
形式包括IP
(n) Nb参考点
本参考点是CS-MGW与CS-MGW间的接口用于执行承载控制和传输用户
数据的传输方式可以是RTP/UDP/IP或AAL2 在R4网络结构中Nb上的用户
数据传输和承载控制可以有不同的方式如AAL2/Q.AAL2 STM/none
RTP/H.245等
(o) Mh参考点
本参考点是HSS和R-SGW间的接口本接口在HSS和R99及R99以前的网络之
间交换移动管理和签约数据等信息Mh用于支持R4或更高版本的用户漫游
到低版本网络
(p) Gc/Gr
与R99的接口类似只是HLR改为HSS
其它分组域的接口与R99中相同在此不再描述
2.3.3 R5网络结构及接口
图2-9是R5版本的PLMN基本网络结构没有包括IM子系统部分主要表
示的是CS域的功能实体和接口图中所有功能实体都可作为独立的物理设备
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-23
BSS
BSC
RNS
RNC
CN
Node B Node B
IuCS IuPS
Iur
Iub
USIM
ME
MS
Cu
Uu
MSC server
SGSN
Gs
GGSN GMSC
server
Gn HSS(HLR)
Gr
Gc
C
D
E
H
EIR
F Gf
Gi PSTN
IuCS IuPS
VLR
B
Gp
VLR
G
BTS BTS
Um
RNC
Abis
SIM
SIM-ME i/f or
MSC server
B
PSTN
cell
CS-MGW CS-MGW
CSMGW
AuC
Nb
T-SGW R-SGW
Mc Mc
Nb
PSTN PSTN
Nc
Mc
Mh
A Gb
Go
Nc
粗线支持用户业务的接口点划线支持信令的接口
图2-9 R5的网络结构图
􀀉 说明
(G)MSC Server和MGW可集成为单个物理实体(G)MSC
R5版本的网络结构和接口形式和R4版本基本一致差别主要是当PLMN包
括IM子系统时HLR被HSS所替代另外BSS和CS-MSC MSC-Server之
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-24
间同时支持A接口及Iu-CS接口BSC和SGSN之间支持Gb及Iu-PS接口
为简洁起见不再赘述R5的接口协议
图2-10是R5版本的IMS基本网络结构主要表示的是IMS域的功能实体和接
口图中所有功能实体都可作为独立的物理设备
P-CSCF
IM Subsystem
CSCF
MGCF
Gi
HSS
Cx
IP Multimedia
Networkds
IMMGW
T-SGW R-SGW
PSTN
Mc
Mh
Gi
Mg
Mm
MRF
Gi
Mr
Gi
Legacy mobile
signalling Networks
CSCF
Mw
Ms
Go
PCF
Mw
Gi
粗线支持用户业务的接口点划线 支持信令的接口
图2-10 R5的IMS网络结构图
􀀉 说明
CSCF与UE之间的Gm接口由于布局的原因没有在图中表示出来但也是
IM子系统的接口
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-25
R5新增的物理实体有
(1) 归属位置服务器HSS
当网络具有IM子系统时需要利用HSS替代HLR
HSS是网络中移动用户的主数据库存储有支持网络实体完成呼叫/会话处理
相关的业务信息例如HSS通过进行鉴权授权名称/地址解析位置依
赖等以支持呼叫控制服务器能顺利完成漫游/路由等流程
和HLR一样HSS负责维护管理有关用户识别码地址信息安全信息位
置信息签约服务等用户信息基于这些信息HSS可支持不同控制系统
CS域控制PS域控制IM控制等的CC/SM实体HSS的基本结构与接
口如图2-11所示
SGSN GGSN
Gr Gc
Location
information
Subscription
information
HSS (HLR / UMS)
CSCF
Cx
R-SGW
Mh
MSC Server GMSC Server
D C
图2-11 HSS的基本结构与接口
HSS可集成不同类型的信息在增强核心网对应用和服务域的业务支持同时
对上层屏蔽不同类型的网络结构HSS支持的功能包括IM子系统请求的用
户控制功能PS域请求的有关HLR功能子集CS域部分的HLR功能如果
容许用户接入CS域或漫游到传统网络HSS结构如图2-12所示
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-26
Common logic
Addressing
protocol
termination
HSS
MAP
Authentication
Authorization
protocol
termination
IM
Control
protocol
termination
Cx
Others
….
C,D,
Gr , Gc Mh
MAP
termination
图2-12 HSS的结构示意
(2) 呼叫状态控制功能CSCF
CSCF的功能形式有Proxy CSCF P-CSCF Serving CSCF S-CSCF 或
Interrogating CSCF I-CSCF
P-CSCF 是UE在IM子系统中的第一个接入点
S-CSCF 处理网络中的会话状态
I-CSCF 主要是在运营网内的连接到该网内一个用户的所有连接点
CSCF完成以下功能
􀁹 ICGW 入呼网关在I-CSCF中实现
作为第一个接入点完成入呼的路由功能
入呼业务的触发如呼叫的显示/呼叫的无条件转发
地址的查询处理
与HSS通信
􀁹 CCF 呼叫控制功能在S-CSCF中实现
呼叫的建立/终结与状态/事件的管理
与MRF交互支持多方或其他业务
用于计费审核监听等所有事件的上报
接收与处理应用层的登记
地址的查询处理
向应用与业务网络VHE/OSA 提供业务触发机制service capabilities
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-27
features
可向服务网络触发位置业务
检查呼出的权限
􀁹 SPD 业务描述数据库)
与归属网络的HSS交互获取IM域的用户签约信息并可根据与归属网络
签定的SLA将签约数据存储
通知归属网络最初的用户接入包括CSCF的信令传输地址用户的
ID等
缓存接入的相关信息
􀁹 AH 寻址处理
分析转换修改映射地址
网络之间互联路由的地址处理
(3) 媒体网关控制功能MGCF
控制IM-MGW中媒体信道中关于连接控制的部分呼叫状态
与CSCF通信
根据从传统网络来的呼叫路由号码选择 CSCF
进行ISUP 与IM 子系统的呼叫控制协议的转换
接收带外信息并转发到 CSCF/IM-MGW
(4) IP多媒体-媒体网关IM-MGW
IM-MGW是来自电路交换网络来的承载通道和来自组网来的媒体流的终接点
IM-MGW 可支持媒体转换承载控制和有效载荷处理例如多媒体数字
信号编解码器回音消除器会议桥等
IM-MGW
􀁹 与 MGCF MSC服务器和GMSC服务器相连进行资源控制
􀁹 拥有并使用如回音消除器等资源
􀁹 可能需要具有多媒体数字信号编解码器
CS-MGW可具有必要的资源以支持 UMTS/GSM传输媒体进一步可要求
H.248裁剪器支持附加的多媒体数字信号编解码器和成帧协议等
(5) 信令传输网关功能T-SGW
T-SGW完成以下功能
将来自或去向PSTN/PLMN的呼叫相关的信令映射为IP承载并将它发送到
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-28
MSGCF或从MGCF接收
必须提供PSTN/PLMN<->IP 的传输层的地址映射
(6) 多媒体资源功能MRF
MRF完成的功能
􀁹 完成多方呼叫与多媒体会议功能与 H.323的MCU功能相同
􀁹 在多方呼叫与多媒体会议中负责承载控制与GGSN 和IM-MGW一起完
成
􀁹 与CSCF通信完成多方呼叫与多媒体会话中的业务确认功能
R5中核心网的各参考点功能定义如下
(a) Cx参考点
本参考点接口完成CSCF 与HSS之间的信息传递包括
􀁹 与S-CSCF设置的相关流程
􀁹 从HSS到CSCF获取路由信息的相关流程
􀁹 UE-HSS间信息经CSCF的隧道的相关流程
(b) Gm参考点
本参考点接口完成UE与CSCF的通信包括
􀁹 向CSCF登记
􀁹 呼叫的发起与终结
􀁹 补充业务的控制
Gm也支持UE与S-CSCF之间的信息传递
􀁹 S-CSCF登记的相关流程
􀁹 向S-CSCF用户业务请求的相关流程
􀁹 应用/业务鉴权的相关流程
􀁹 在拜访网络中CSCF请求核心网资源的相关流程
(c) Mc参考点
本参考点接口完成MGCF与IM-MGW MSC Server 与CS-MGW GMSC
Server与CS-MGW之间的信息传递包括
􀁹 完全遵从H.248标准
􀁹 不受H.323限制支持不同呼叫模式和媒体处理方式的柔性连接支持开放
的结构
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-29
􀁹 支持对MGW的物理节点资源的动态共享一个物理上的MGW可以逻辑
上分为多个虚拟的MGWs/domains
􀁹 在不同域之间动态共享传输资源
Mc接口的功能还需要支持移动相关的特性如SRNS重新分配/切换
(d) Mg参考点
本参考点接口完成MGCF与CSCF之间的信息传递基于外部规范如SIP
(e) Mm参考点
本参考点是CSCF与外部IP网络之间的接口用于如接收来自另一个VoIP呼
叫控制服务器或终端的呼叫请求
(f) Mr参考点
本参考点是CSCF与MRF之间的接口允许 CSCF 控制MRF中的资源
(g) Ms参考点
本参考点是CSCF与R-SGW之间的接口
(h) Mw参考点
本参考点是CSCF与CSCF之间的接口用于I-CSCF转发移动终端的呼叫到
S-CSCF
(i) Go参考点
本参考点是PCF到GGSN之间的接口到SCP的参考点
本参考点是包括从SGSN到SCP 从S-CSCF 或I-CSCF 到SCP 从MSC
Server到SCP 从GMSC Server到SCP之间的接口
从CSCF 到SCP的接口需要支持现有的基于CAMEL的业务
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-30
2.4 UTRAN主要接口协议
WCDMA网络UTRAN部分的标准接口主要包括Uu Iub Iur Iu 等
WCDMA的网络接口具有以下三个特点
􀁹 所有接口具有开放性
􀁹 将无线网络层与传输层分离
􀁹 控制面和用户面分离
2.4.1 Uu接口
1. Uu接口协议
无线接口一般指用户设备UE 和网络之间的Uu接口无线接口的协议结
构如图2-13所示无线接口分为三个协议层
􀁹 物理层L1
􀁹 数据链路层L2
􀁹 网络层L3
L2被进一步分成媒体接入层MAC 无线链路控制层RLC 分组数
据会聚协议层PDCP 和广播/多点传送控制层BMC
L3和RLC被分成控制面和用户面PDCP和BMC仅在用户面存在
在控制面L3被分成几个子层处于最底的子层被称为无线资源控制层
RRC 它属于接入层终止于UTRAN RRC之上的子层提供复制避
免Duplication avoidance 功能它终止于CN 向高层提供非接入层业
务高层信令如移动管理MM 和呼叫控制CC 属于非接入层
RLC子层提供与无线传输技术紧密相关的自动重复请求ARQ 功能
RLC在控制平面和用户平面上没有差别
图2-13中的方框代表对应协议的一个实体同层通信的业务接入点(SAPs)用
圆圈在层与层之间的接口处标识位于MAC和物理层之间的业务接入点提
供传输信道位于RLC和MAC之间的业务接入点提供逻辑信道在控制面里
复制避免和高层移动管理呼叫管理之间的接口被定义为通用控制
通知和专用控制业务接入点
从图2-13中可以看到在RRC和RLC RRC和MAC RRC和L1 RRC和
PDCP以及RRC和BMC之间存在连接RRC通过这些接口控制低层的配置
因此在RRC和每个低层PDCP RLC MAC和L1 之间分别定义了一个
独立的控制业务接入点
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-31
L3
control
control
control
control
Logical
Channels
Transport
Channels
C-plane signalling U-plane information
PHY
L2/MAC
L1
RLC
DC Nt GC
L2/RLC
MAC
RLC
RLC
RLC
RLC
RLC
RLC
RLC
Duplication avoidance
UuS boundary
BMC L2/ BMC
RRC
control
PDCP
PDCP L2/PDCP
DC Nt GC
PDCP 分组数据会聚协议PHY 物理层RRC 无线资源控制
MAC 媒体接入控制DC 专用控制RLC 无线链路控制
Nt 通知BMC 广播/多点传送控制协议GC 通用控制
图2-13 无线接口协议结构
2. Uu接口一般原则
􀁹 Uu接口是一个开放的接口实现不同厂商的NodeB和UE进行互连
􀁹 物理层功能基本上在NodeB实现
􀁹 MAC层以上协议基本上在RNC终结无线资源由RNC集中管理
􀁹 采用逻辑信道/传输信道/物理信道3层映射关系
􀁹 测量根据RRM算法需要可配置NodeB对测量报告不做处理
3. Uu接口功能
􀁹 广播寻呼和RRC连接功能
􀁹 切换和功率控制的判决和执行
􀁹 无线资源的管理和控制
􀁹 WCDMA基带和射频处理
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-32
2.4.2 Iub接口
Iub接口是RNC与NodeB之间的接口
1. Iub接口协议
Iub接口协议如图2-14所示
Node B
Application Part
(NBAP)
AAL Type 2
ALCAP
Transport
Layer
Physical Layer
Radio
Network
Layer
Radio Network
Control Plane
Transport
Network
Control Plane
DCH FP
RACH FP
ATM
DSCH FP
AAL Type 5
User Plane
SSCF-UNI
SSCOP
AAL Type 5
SSCF-UNI
SSCOP
Q.2630.1
Q.2150.2
FACH FP
PCH FP
USCH FP
CPCH FP
图2-14 Iub接口协议图
Iub接口协议结构由两个功能层组成
􀁹 无线网络层规定与Node B操作相关的程序由无线网络控制平面和无
线网络用户平面组成
􀁹 传输层规定了在Node B 和RNC之间建立网络连接的程序每个
RACH 每个FACH和每个CPCH传输信道都应有一个专用的AAL2连接
无线网络层和传送层有着明显的区分因此无线网络信令和Iub数据流与
数据传送资源和业务的处理是区分开来的如图2-15所示资源和业务的处
理由传送信令来控制传送信令由Iub接口上的信令承载来传递
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-33
Radio
Signaling
Protocol
Iub Data
Streams
Transport
Signalling
Signalling
Bearer
Data
Transport
Radio
Network
layer
Transport
layer
图2-15 无线网络协议的区分和在Iub上的传送
2. Iub接口的一般原则
􀁹 Iub接口开放实现不同厂家的RNC和NodeB的互连开放Iub接口后可
以用不同厂商的NodeB设备建设WCDMA网络组网方式灵活
􀁹 Iub接口支持NodeB的逻辑O&M
􀁹 Iub接口无线网络功能和传输网络功能的分离以便未来引进新技术
3. Iub接口能力
在Iub接口上传送的信息包括
􀁹 与无线应用相关的信令
Iub接口允许RNC和Node B之间协商无线资源如增加和删除Node B控制的
小区控制广播信道和寻呼信道的信息和要在广播信道和寻呼信道上传输的
信息也要通过Iub接口传输此外还包括Node B和RNC之间的O&M信息
􀁹 DCH数据流
Iub接口提供上下行DCH Iub帧在RNC与Node B之间的传输方法DCH数据
流对应于在DCH传送信道上传递的数据
􀁹 RACH数据流
Iub接口提供上行RACH传输帧在RNC与BTS之间的传输方法RACH数据流
对应于在RACH传送信道上传递的数据
􀁹 FDD CPCH数据流
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-34
Iub提供接口提供上行CPCH帧在RNC与BTS之间的传输方法
􀁹 FACH数据流
Iub接口提供下行FACH传输帧在RNC与BTS之间的传输方法FACH数据流
对应于在FACH传送信道上传递的数据
􀁹 DSCH数据流
Iub接口提供下行共享信道DSCH数据帧在RNC与BTS之间的传输方法
DSCH数据流对应于用于一个UE的DSCH传送信道上传递的数据一个UE可
以有多个DSCH数据流
􀁹 TDD USCH数据流
Iub接口提供上行共享信道USCH数据帧在RNC与BTS之间的传输方法
􀁹 PCH数据流
Iub接口提供PCH传输帧在RNC与BTS之间的传输方法PCH数据流对应于在
PCH传送信道上传递的数据
4. Iub的功能
Iub接口的功能有
(1) 传送资源的管理
是指对由传送信令控制的传送资源进行管理即对信令承载进行管理
(2) NodeB的操作与维护包括
􀁹 Iub链路管理
􀁹 小区配置管理
􀁹 无线网络性能管理
􀁹 资源管理
􀁹 公共传输信道管理
􀁹 无线资源管理
􀁹 系统信息升级
(3) 实现专用的O&M传送
(4) 公共信道的流量管理
􀁹 管理控制
􀁹 功率控制
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-35
􀁹 数据传送
(5) 专用信道的流量管理
􀁹 无线链路建立
􀁹 信道分配/取消分配
􀁹 功率管理
􀁹 测量报告
􀁹 专用传输信道管理
􀁹 数据传送
(6) 下行共享信道的流量管理
􀁹 信道分配/取消分配
􀁹 功率管理
􀁹 传输信道管理
􀁹 数据传送
(7) 上行共享信道的流量管理
􀁹 信道分配/取消分配
􀁹 功率管理
􀁹 传输信道管理
􀁹 数据传送
(8) 定时和同步管理
􀁹 传输信道同步帧同步
􀁹 基站-RNC同步
􀁹 基站间同步
2.4.3 Iur接口
UTRAN内任何两个RNC之间的逻辑连接被称作Iur接口Iur接口协议结构如
图2-16所示
1. Iur接口协议结构
Iur接口协议结构包括下面两个功能层
􀁹 无线网络层定义了在PLMN内与两个RNCs的相互作用相关的程序无
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-36
线网络层包括一个无线网络控制平面和一个无线网络用户平面
􀁹 传送层定义了用于在PLMN内两个RNCs之间建立物理连接的程序
S S C F -N N I
S S C O P
M TP 3-B
A A L5
IP
S C TP
S C C P
A A L5
S S C F -N N I
S T C (Q .2 1 5 0 .1 )
R N S A P Iu r D a ta
S tre a m (s )
T ra n spo rt
N etwo rk
L a y e r
P h y sic a l L a y e r
T ra n sp o rt
U ser
N etwork
P la n e
C o n trol P la n e U s e r P lan e
T ra n sp o rt
U ser
N etwork
P la n e
T ra n sp o rt N e tw o rk
C o n tro l P la n e
R a d io
N etwo rk
L a y e r
A TM
A LC A P (Q .2 6 3 0 .1 )
A A L2
S S C F -N N I
S S C O P
M TP 3-B
IP
S C TP S S C F -N N I
M 3U A M 3U A
图2-16 Iur接口协议结构
在无线网络层和传送层之间存在着明显的区别因此无线网络信令和Iur数
据流与数据传送资源和业务处理是分开的如图2-17所示数据传送资源和
业务处理由传送信令控制传送信令由Iur接口的一个信令承载来传递
R adio
Signalling
Pro toco ls
User P lane
Framing
Pro toco ls
T ransport
Signalling
Signalling
Bearer
D ata
T ransport
R adio
N etwork
layer
T ransport
layer
图2-17 无线网络协议和Iur上传送的区分
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-37
2. Iur接口上DRNS逻辑模型
图2-18的模型显示了从SRNC看到的漂移无线网络子系统它做成一个黑
箱模块在黑箱的Uu侧为无线链路集合在Iur一侧为用户平面接入端口
集合无线链路与Iur用户端口通过DRNS的内部传送机制连接在一起在端
口间的连接的控制操作是从SRNC通过Iur控制平面端口发送到DRNC的
Radio User Plane
Iur Control Plane
Drift Radio Network System
Radio
Link
Radio
Link
Radio
Link
Iur
Control
Port
Radio
Link
Radio
Link
Radio
Link
Serving Radio Network System
Cell Cell
Iur
DCH
Data
Port
RACH/FACH
Traffic Contexts
With attributes
Iur
DCH
Data
Port
Iur
DSCH
Data
Port
Iur
TDD USCH
Data
Port
Iur
DSCH
Data
Port
Iur
RACH/
CPCH[FDD]/
FACH
Data
Port
Iur
RACH/
CPCH[FDD}/
FACH
Data
Port
Iur
Data
Port
TDD USCH
图2-18 漂移RNS逻辑模型
3. Iur接口一般原则
􀁹 Iur接口是一个开放的接口实现不同厂商的RNC之间互连
􀁹 实现接口上无线网络层与传输网络层的分离使得各自可以引入更新的
技术
􀁹 Iur接口将支持两个RNCs之间的信令信息的交换另外该接口应能支持
一个或多个Iur数据流
􀁹 从逻辑的观点来看Iur是两个RNCs之间的一个点到点的接口即使在
两个RNCs之间缺少物理上的直接连接时点到点的逻辑接口也应能实现
􀁹 如果RRC连接是基于专用信道Iur标准允许增加/删除属于任何RNS 同
一PLMN内的小区的无线链路
􀁹 Iur接口规范允许一个RNC可以访问任何其它RNC 同一PLMN内以建
立Iur信令承载
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-38
􀁹 Iur接口规范允许一个RNC可以访问任何其它RNC 用一PLMN内以建
立Iur数据承载
􀁹 RNSAP允许使用多种的访问机制作为信令承载
4. Iur接口能力
(1) 在Iur接口上传输的信息可以分成如下几类
􀁹 与无线应用相关的信令
Iur接口应提供支持RNSs间无线接口的移动性的能力它包括对切换无线
资源的处理和RNSs间同步的支持
􀁹 Iub/Iur DCH数据流
Iur接口提供上行和下行Iub/Iur DCH帧传输的方法通过DRNC来传递
SRNC和Node B(DRNS)之间的用户数据和控制信息
􀁹 Iur RACH/CPCH FDD 数据流
􀁹 Iur DSCH数据流
Iur DSCH数据流对应于用于一个UE的在一个DSCH传输信道上传递的数据
UE可以有多个Iur DSCH数据流
Iur接口提供上行和下行MAC-c/sh SDUs传输的方法另外它也能为
SRNC提供报告排队情况的方法为DRNC提供到SRNC的容量分配的方法
􀁹 TDD Iur USCH数据流
Iur USCH数据流对应于用于一个UE的在一个USCH传输信道上传递的数据
UE可以有多个Iur USCH数据流
􀁹 Iur RACH/CPCH FDD 数据流
􀁹 Iur FACH 数据流
(2) Iur接口特性
Iur接口使用SCCP来支持RNC之间的信令消息同时定义了RNSAP为
SCCP的一个用户功能对于每一对DRNC与UE RNSAP使用一条信令连接
SCCP具有面向连接与面向无连接的过程
目前SCCP连接总是由SRNC发起典型情况是伴随着RADIO LINK SETUP
REQUEST消息SCCP释放是由SRNC发起
RNSAP可以使用SSN SPCGT 或它们的组合作为SCCP访问机制
5. Iur接口协议的功能
(1) 传送网络管理
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-39
(2) 公共传送信道的业务管理
􀁹 公共传送信道资源的准备
􀁹 寻呼
(3) 专用传送信道的业务管理
􀁹 无线链路的建立/增加/删除
􀁹 测量的上报
(4) 下行共享传送信道和TDD上行共享传送信道的业务管理
􀁹 无线链路的建立/增加/删除
􀁹 容量的分配
(5) 公共和专用测量目标的测量报告
2.4.4 Iu接口
1. 概述
Core Network (CN) UTRAN
Node B
Node B
Node B
Node B
RNC
Iu Interface
“Iu-BC”
“Iu-CS”
BC
Domain
CS
Domain
PS
Domain
“Iu-PS”
RNC
图2-19 核心网和UTRAN之间的接口图
Iu接口规定了核心网和UTRAN之间的接口如图2-19所示对于一个RNC最
多存在3个不同的Iu接口与CS域核心网电路交换部分连接的Iu-CS 面
向电路交换域与PS域核心网分组交换部分连接的Iu-PS 面向分组
交换域与BC域连接的Iu-BC 面向广播域
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-40
对于PS与CS分开的核心网结构CS和PS两个域中存在各自的信令连接和用
户数据连接对传输层和无线网络层均是如此
对于PS与CS组合在一起的核心网结构CS和PS两个域中存在各自的用户数
据和SCCP连接对无线网络层和传输层均是如此
对于CS域一个RNC至多能连接到一个CN接入点上对于PS域一个
RNC连接到一个CN接入点上对于BC域一个RNC可连接到多个CN接入点
上
2. Iu接口协议结构
同其他接口的协议栈类似Iu接口的协议栈在纵向分为两个平面控制平面
和用户平面在横向分为两个层次无线网络层和传输网络层
RANAP 和Iu UP协议层分别为无线网络层上Iu接口上的控制面协议
和用户面协议Iu接口的无线网络信令由无线接入网络应用部分RANAP和业
务域广播协议SABP构成RANAP和SABP协议构成处理CN和UTRAN之间所
有程序的机制RANAP可以透明地在CN和UE之间传送消息而不需要
UTRAN解释和处理
根据CN节点所处的域不同Iu接口协议栈又分为面向电路交换域和面向分组
交换域两种结构如图2-20和图2-21所示面向电路交换域在传输网络层是
采用直接通过AAL2或AAL5映射到ATM的形式而面向分组交换域在传输
网络层则是采取IP over ATM的形式
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-41
Q.2150.1
Q.2630.1
RANAP Iu UP Protocol
Layer
Transport
Network
Layer
Physical Layer
Transport
User
Network
Plane
Control Plane User Plane
Transport
User
Network
Plane
Transport Network
Control Plane
Radio
Network
Layer
ATM
SSCOP
AAL5
SSCOP
SSCF-NNI
AAL2 AAL5
MTP3b MTP3b
SCCP
SSCF-NNI
图2-20 Iu-CS的协议结构
注意
AAL5只用于作信令适配AAL2可用于信令或用户数据的适配
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-42
SSCF-NNI
SSCOP
AAL5
IP
SCTP
SCCP
SSCF-NNI
MTP3-B
M3UA
RANAP
Iu UP Protocol
Layer
Transport
Network
Layer
Physical Layer
Transport
User
Network
Plane
Control Plane User Plane
Transport
User
Network
Plane
Transport Network
Control Plane
Radio
Network
Layer
ATM
AAL5
IP
UDP
GTP-U
Physical Layer
ATM
图2-21 Iu-PS的协议结构
(1) Iu 接口的协议分成两个平面
􀁹 用户平面协议实现无线接入业务即通过接入层传送用户数据
􀁹 控制平面协议用于控制UE和网络之间的无线接入载体和连接包括请
求的业务控制不同的传输资源切换和流量等还包括NAS消息的
透明传输
(2) Iu连接原则
Iu接口具有分层结构某个高层实体控制若干低层实体
􀁹 每个CN接入点可以连接到多个RNC接入点
􀁹 对每个CN域每个RNC接入点只能连接到一个CN接入点
3. Iu接口一般原则
􀁹 Iu接口是一个开放的多厂商设备兼容的标准接口
􀁹 Iu支持在协议层的UE的分离
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-43
􀁹 Iu支持UE与CN之间的透明非接入层信令的传输
􀁹 对于控制面和用户面Iu规则必须支持无线网络层和传输网络层分离
允许他们各自独立改变
4. Iu接口能力
Iu接口支持
􀁹 建立维护和释放无线接入承载的程序
􀁹 完成系统内切换系统间切换和SRNS重定位的程序
􀁹 支持小区广播业务的程序
􀁹 与特定UE无关的一系列程序
􀁹 在协议等级上为用户特定信令管理分离每个用户
􀁹 UE和CN之间NAS信令消息的传送
􀁹 从CN向UTRAN传送请求的位置业务和从UTRAN到CN的位置信息
位置信息可以包括地理区识别符或与未定参数的坐标
􀁹 为单个UE立即接入多个CN域
􀁹 为分组数据流资源预留的机制
5. Iu接口特性
(1) 信令承载
传送CN和RNC之间的信令消息使用SCCP 为此规定一个SCCP的用户功能
模块称为无线接入网应用部分RANAP RANAP使用SCCP的无连接和
面向连接业务RANAP可以用SSN SPC和GT以及它们的任何组合进行
SCCP的寻址
(2) 用户数据承载
􀁹 使用AAL2做为到CS的用户数据承载
􀁹 AAL2协议用于动态建立Iu接口到CS的AAL-2连接
􀁹 使用GTP-U做为到PS的用户数据承载
􀁹 RANAP信令用于建立修改和释放到PS的GTP-U通道
6. Iu接口协议的功能划分
Iu接口功能
􀁹 处理CN和UTRAN间的各种过程
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-44
􀁹 在CN和UE间透明地传输信息
本节定义了核心网和UMTS无线接入网络之间的功能表2-3列出了核心网和
无线接入网之间的功能
表2-3 Iu接口的功能划分
X 密钥管理
X 无线接口加密
数据保密
安全功能
X 寻呼触发
X X 系统间硬切换UMTS-GSM
X X 服务RNS重定位MSC内/MSC间
X X RNC之间硬切换 Iur未使用或不可用
X X 切换和重定位
X X 位置信息报告
移动性管理功能
X Iu 用户平面帧协议初始化
X Iu 用户平面帧协议管理
Iu 用户平面RNL 管理
X 缓冲区管理
X X TCP管理
X X GTP-U 隧道管理
X X AAL5 管理
X X AAL2 建立和释放
X X ATM VC管理
X X Iu 信令链路管理
Iu链路管理功能
X X 广播信息
X 无线资源接纳控制
无线资源管理功能
X X RAB询问占先和优先级
X RAB 特性映射Uu承载
X RAB 特性映射Iu传输承载
X X RAB 建立修改和释放
RAB管理功能
CN UTRAN 功能
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-45
X X 寻呼协调
Iu 协调功能
X X 位置报告
X X UE跟踪
X 数据量报告
X X CN 信令数据
业务和网络接入功能
X 完整性钥管理
X 完整性检查
数据完整性
X X 用户识别保密
CN UTRAN 功能
第二章 WCDMA系统结构WCDMA系统基本原理
2-46
时间: 2009-3-12 14:18
作者: alooffox
大哥,
这书叫什么
名字呀
?
时间: 2010-8-23 09:09
作者: zbxait
不知道什么名字啊?
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